一种大功率can总线发送电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]电子信息——通信——数字信息的传输。
【背景技术】
[0002]IS011898-2规范(最常用的CAN规范)使用双绞线作为传输介质，传输的最远距离是10000米。事实上CAN总线的传输距离受很多因素影响，如电缆质量、传输速率、环境因素等，一般很难达到这么远的距离。CAN总线两端的终端电阻和传输线路都会消耗很多发送端发出的能量，传输线路周围的干扰信号也会影响正常信号的传输。
[0003]影响CAN总线传输距离的因素主要有三种。第一种因素是阈值。信号经过长距离传输后，到达接收节点的时候，电压幅度可能达不到接收器的阈值，即CAN总线接收器的门槛电压，这时候信号将被忽略。普通CAN总线收发器的输出电压一般为2.5V左右，当传输线的电阻率偏高或传输线路较长时，当信号到达接收节点时，信号电压会低于CAN总线接收器阈值，这样就会导致信号的丢失。
[0004]影响CAN总线传输距离的第二种因素是干扰。所谓干扰指的是有用信号以外的所有信号，这些外部信号会串入有用信号之中，并且这些串入的信号会持续积累。随着干扰信号的叠加，不仅有用信号的形状被改变，甚至会逐渐被噪声淹没。一般说来，线路越长，串入的干扰越多;传输线路周围干扰信号越多，传输距离就越短。
[0005]影响CAN总线传输距离的第三种因素是传输线路的等效参数导致的信号变形和延迟。一段传输线路的等效参数包括电阻、电容和电感，其中电容和电感是导致信号变形和延迟的主要因素。如果在一段传输线路的一端施加信号，由于传输线路自身电容和电感的影响，在另一端出现的信号就会产生变形和延迟，这将导致接收到的信号与原始信号相比会产生较大的变化，无法还原真实信号。传输线路越长，这种变形和延迟越严重。
[0006]本实用新型的目的就是针对这几种情况，通过提高输出信号的电压和电流，延长CAN总线传输距离。
【发明内容】
[0007]对于影响CAN总线传输距离的第一种情况，需要提高发送信号的电压幅度。当发送端的输出电压增高，经过传输线路，到达接收端的时候，双绞线两线间的电压也会相应提高，只要能可靠越过接收器的门槛电压，就能正确接收数据。
[0008]对于第二种情况，解决方法有几种:减少发送器的内阻、减少终端电阻的阻值、提高发送时的电压和电流、使用滤波器等。这几种方法只是衰减电子噪声，使其不影响数据传输而已。其中，减少终端电阻的阻值并不可取，否则将与总线的特征阻抗不匹配。而滤波器则不具备普遍性，只适用于特定频谱的电子噪声。所以，真正可行的方法也就是减少发送器内阻和提高发送电压和电流。相对来说，提高发送电压和电流更容易一些。
[0009]对于第三种情况，最合适的解决方法就是降低传输速率，其它方法效果不明显。
[0010]从前面的分析可以看出，当需要延长CAN总线的传输距离时，如果首先遇到的问题是第一种情况，就要提高发送器的输出电压。如果首先遇到的问题是第二种情况，最好同时提高发送器的输出电压和输出电流。如果首先遇到的问题是第三种情况，则应该降低传输速率。
[0011 ]综上所述，提高CAN总线发送器的输出电压和输出电流，能够延长CAN总线的传输距离。
[0012]要提高CAN发送器的发送电压和电流，不能使用普通的CAN发送器，必须设计一个全新的CAN发送器。除了输出电压和输出电流，这个CAN发送器必须尽量遵守CAN规范，否则在与标准CAN设备通信时会出现各种问题。
[0013]在CAN规范中，CAN总线由CANH和CANL两条线组成。在无数据输出或输出〃1〃的时候，CANH和CANL都呈现悬空状态；当输出"0〃的时候，CANH上拉，CANL下拉。
[0014]很明显，CANH和CANL都要求开漏输出，而且输出CANH的场效应管源极连接电源正极，输出CANL的场效应管源极连接电源负极。
[0015]为了调节输出电流，CANH和CANL必须有电流调节器件。最简单的方案是使用限流电阻来调节输出电流，该电阻上可以并联加速电容补偿信号边沿。复杂一些的方案是使用恒流器件，这对于干扰比较严重的场合很有利。
[0016]要使得CANH和CANL正常工作，必须对这两个场效应管施加合适的驱动。在输出"0〃的时候，CANH场效应管必须施加低电平驱动，使之饱和导通；同时CANL场效应管必须施加高电平，使之饱和导通。在输出〃1〃的时候，这两个场效应管都必须保持截止。
[0017]为了实现场效应管的驱动，在发送信号和CANH场效应管之间设置一个缓冲器，在发送信号和CANL场效应管之间设置一个反相器，这样做不仅满足了场效应管的驱动需要，而且也使得两个场效应管同时导通，同时截止。
[0018]总结[0012>
[0017]部分内容，设计出了如附图1所示的大功率CAN总线发送电路，也就是本实用新型的技术方案。该大功率CAN总线发送电路包括缓冲器、反相器、限流电路、H驱动电路和L驱动电路，大功率CAN总线发送电路的输入信号为T，输出信号为H和L。输入信号T分别送至缓冲器和反相器的输入端，缓冲器的输出送至H驱动电路输入端，反相器的输出送至L驱动电路输入端，两个限流电路分别串联于H驱动电路和L驱动电路的回路中，H驱动电路的输出为H，L驱动电路的输出为L。
[0019]本实用新型的有益效果是提高CAN总线传输距离。
【附图说明】
[0020]图1是大功率CAN总线发送电路示意图。图中信号T是欲发送到CAN总线的信号，来自于用户逻辑处理电路信号。H和L分别连接到CAN总线的CANH和CANL。当T=I时，场效应管Tl截止，H信号浮空;场效应管T2截止，L信号浮空。当T=O时，场效应管Tl饱和导通，H信号上拉到电源，呈现高电平;场效应管T2饱和导通，L信号下拉到地线，呈现低电平。此时，H信号和L信号之间有较大的电压差。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型包括缓冲器、反相器、限流电路、H驱动电路和L驱动电路，输入信号为T，输出信号为H和L。输入信号T分别送至缓冲器和反相器的输入端，缓冲器的输出送至H驱动电路输入端，反相器的输出送至L驱动电路输入端，两个限流电路分别串联于H驱动电路和L驱动电路的回路中，H驱动电路的输出为H，L驱动电路的输出为L。更进一步的，H驱动电路为源极连接电源正极的开漏输出形式，L驱动电路为源极连接电源负极的开漏输出形式；限流电路包括H限流电路和L限流电路，其中H限流电路位于H驱动电路的漏极与H信号之间或者H驱动电路的源极与电源正极之间，L限流电路位于L驱动电路的漏极与L信号之间或者L驱动电路的源极与电源负极之间；限流电路可以使用电阻或恒流电路，如果使用电阻，其上可以并联加速电容。
【主权项】
1.一种大功率CAN总线发送电路，包括缓冲器、反相器、限流电路、H驱动电路和L驱动电路，大功率CAN总线发送电路的输入信号为T，输出信号为H和L;其特征是:输入信号T分别送至缓冲器和反相器的输入端，缓冲器的输出送至H驱动电路输入端，反相器的输出送至L驱动电路输入端，两个限流电路分别串联于H驱动电路和L驱动电路的回路中，H驱动电路的输出为H，L驱动电路的输出为L。2.根据权利要求1所述的大功率CAN总线发送电路，其特征是:H驱动电路为源极连接电源正极的开漏输出形式，L驱动电路为源极连接电源负极的开漏输出形式。3.根据权利要求1所述的大功率CAN总线发送电路，其特征是:所述限流电路包括H限流电路和L限流电路，其中H限流电路位于H驱动电路的漏极与H信号之间或者H驱动电路的源极与电源正极之间，L限流电路位于L驱动电路的漏极与L信号之间或者L驱动电路的源极与电源负极之间。4.根据权利要求1或权利要求3所述的大功率CAN总线发送电路，其特征是:所述限流电路可以使用电阻或恒流电路，如果使用电阻，其上可以并联加速电容。
【专利摘要】一种大功率CAN总线发送电路，通过提高发送电压和发送电流，延长CAN总线传输距离。该大功率CAN总线发送电路由缓冲器、反相器、限流电路、H驱动电路和L驱动电路组成。输入信号T分别送至缓冲器和反相器的输入端，缓冲器的输出送至H驱动电路输入端，反相器的输出送至L驱动电路输入端，两个限流电路分别串联于H驱动电路和L驱动电路的回路中，H驱动电路和L驱动电路的输出连接CAN总线。
【IPC分类】H04B1/04
【公开号】CN205232203
【申请号】CN201520880660
【发明人】赵小丽
【申请人】赵小丽
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月8日